苏州长云自动化分享：压铸取件设备的优化设计


随着经济与社会的不断发展,我国的工业技术水平也在不断地提升。在传统的压铸机原有的自动给汤机和喷雾机的基础上配置自动取件装置,不仅能够提升机器的工作效率,而且使操作简单化,能节省大量的人力、物力及财力,提高资源的利用效率。但是,在压铸取件设备实际运用的过程中,不可避免地存在一些问题。基于此,笔者结合自己的工作实践经验及经历,对压铸取件设备的控制系统及若干参数的确定提出了优化设计方案和关注点。

1 压铸取件设备概述

随着压铸生产技术的不断发展,其生产的规模及市场潜力在不断地扩大。由于高职能伺服机器人的广泛运用.压铸机与周边设备的集成度也在不断地提高。压铸取件设备的运用也变得越来越广泛。压铸取 件设备的作用主要是可以减少人力的操作,同时有助 于生产的程序化,具有安全、稳定、高效的特点。压铸取件设备的性能特点主要表现在以下几个方面:

第一,压铸取件设备与周边的设备和压铸机构成一个集成系统,不需要经过人工的操作就可以进行自动取件。这种自动化的程序,不仅能够提高生产的效率,而且能够节省大量的劳动力资源。

第二,压铸取件设备的夹持力相比较而言比较大,所以,这种设备的在铸件取件的时候,很容易对铸件产生一定的损伤。

第三,设备的设计包含前待机、横前待机、底座前待机等多种待机的功能,这样可以有效地保证生产的频率,不出现过快或过慢的情况,过快会增加生产的风险系数,过慢会严重影响生产的效率。

第四,压铸取件设备设有前上下、后上下的功能,这样就可以根据实际取件的情况对高度及宽度加以调整,可以满足一些产品的超高要求,从而有效地扩大了压铸取件设备的运用范围,增加了设备的市场潜力。

第五,压铸设备的整体结构比较小,有利于设备的安装。因为压铸取件设备都是安装在压铸机上的, 所以占用的空间不能太大,不然会影响整个设备操 作的安全性及可靠性。另外,压铸取件设备采用的动力设备是电机,通过电机的驱动,相对来说会比较稳定,提高了整个设备的性能,而且发生故障的概率也 会比较低。

2 压铸取件设备的优化设计

通过上面的分析可以看出,压铸取件设备虽然 具有一定的优点也具有很多的缺点。为了提高压铸 取件设备的运用效率,必须要对其进行优化。随着计 算机技术及信息技术的发展,为压铸取件设备的优 化提供了很好的基础口l。具体来说,基于计算机控制 系统的压铸取件设备的优化设计,主要包括以下几个方面的内容。

(1)明确基于计算机控制系统的压铸取件设备的工作原理(图1)。具体来说,其工作原理主要是通过计算机系统接受进、退、上、下的命令,接受命令后计算机会通过特定的处理,然后将处理的命令发到主控板上，主控板再将命令通过电力设备驱动控制器，来控制电动平移台的水平与垂直方向上的运动。

压铸取件设备的组成主要包括执行机构、驱动 机构和控制机构这三个部分。其中执行机构主要包 括手部、腕部、臂部这三个主要的部分。其中,手部是 直接与工件接触的部分,腕部是连接手部和臂部的 部件,这个部件可以用来调节被抓物体的方位。手臂 部件是机械手的重要握持部件,主要作用是支撑腕 部和手部,并起到一定的动力作用,带动他们做空间 运动。驱动机构是压铸取件设备的重要组成部分,根 据动力源的不同,可分为液压、气动、电动和机械驱 动等四类。在设备的控制上,有点动控制和连续控制 两种方式。具体的动作原理如图2。对于压铸取件设 备的优化设计,笔者在大量的相关数据收集的基础 上,对市场上7种比较典型的模型进行了系统的分 析,在借鉴与参考的基础上,舍弃压铸取件设备整体 设计传统理念,采用化整为零的思路,将压铸取件设 备的臂部拆分成为主体机构模块、夹具模块、爪齿模 块这三个部分,这样有效地提高了设备的灵活性。

(2)取件机械手夹紧力确定。由于压铸件材料不 同,再加上取出时零件的内部还未冷却,零件的强度 较低,取件机械手的抓夹力对零件的质量有着至关 重要的影响。机械手抓夹力确定时主要考虑两方面因素:

一是,根据压铸零件的材料不同,测试在取件温度时材料的强度和抗形变能力(抵抗损伤能力);

二是,根据压铸零件形状及结构复杂程度,进行试验零件所能承受的抗形变能力。在以上两方面因 素的基础上确定夹紧力的参数,对适用于不同材料 和零件的参数控制由控制系统完成调整。

(3)基于计算机技术的压铸取件设备的控制系统设计。这部分的设计可以说是整个压铸取件设备 优化设计的关键,不仅关系到其结构及功能的具体 划分和设计是否合理,还严重影响到整个设备的可 靠性及实用性。同时,控制系统的设计的内容及难度也比较大,不仅要满足实际工作的性能的要求,还要设备本身的稳定性、运行的频率151。同时,还要考虑到设备的性价比。所以,一般在对控制系统设计前,都 会对企业的实际操作人员进行一个详细的调查。具 体的了解内容不仅包括设备存在的缺陷、优点,还包 括设备运用过程中可能带来的一些问题。这样才能 保证在设计的过程中做到发挥优点,改善缺点,并结 合实际的需求。基于计算机技术的压铸取件设备控 制系统的硬件设计,硬件设计主要包括以下几个模 块:核心控制器模块、电动机驱动模块、传感器模块 三个模块。一般来说,硬件的设计只要把这三个模块 的问题解决完善的话,基本上可以达到优化的目的。 值得强调的是核心控制器模块是核心,它控制着其 他两个模块,所以在设计的时候,要特别关注。为了 优化压铸取件设备的性能,笔者采用的是TMS320F2812芯片作为核心控制模块。

(4)基于计算机技术的压铸取件设备的软件设计。硬件设计是压铸取件设备优化设计的基础,软件设计则是整个控制系统的大脑。由此可以看出压铸取件设备的软件设计与硬件设计同样重要。甚至,从某种意义上还说更为重要。因为软件系统的优劣直接关系到整个压铸取件设备的基本性能的实现,影响着设备的正常运行、硬件功能的发挥以及整个控 制系统的优劣。一般来说,压铸取件设备的软件部分主要包括自检及初始化模块、取件模块、触滑觉信号处理模块以及步进电机控制程序模块等。这些模块几乎涵盖了压铸取件设备的整个工作流程。所以,也影响着设备的运用。

总之,压铸取件设备的优化要在确定整体设计方案的基础上进行。那样才能保证每一步的设计及每个功能的实现都具有设计方案的指导。比如对于压铸设备的控制取件程序的设计,一定要对DSP芯片控制机械手的过程做一个实现的了解。在具体设计流程要包括以下内容:首先,要在压铸取件设备电自检通过后,快速地张开,并在张开的过程中采集接近触觉信号、触觉信号,这样才能更有效地节约时间。同时,在压铸取件设备没有接触到物体,设备以 缓慢的速度闭合接近的物体,一直到接触到物体的 时候,才开始轻轻地抓起物体,并采集滑动信号,这时设备要根据这些信号作一个判断,这个判断主要是用来确定是否继续增加握力来抓住物体。这样就避 免了压铸取件设备由于夹力大给铸件带来损伤的现 象。总之,在压铸取件设备优化设计的过程中,一定要 充分考虑到实际的情况,要结合实际的需求进行有针 对性的设计,要避免压铸取件过程中可能存在的一些 问题,达到发挥优势,改善缺陷的目的,尽量提高压铸 取件设备整体性能,提高设备的使用效率。